專利名稱：排氣催化劑裝置的芯件、其制造方法及其插裝固定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)從各種內(nèi)燃機(jī)排出的燃燒氣體進(jìn)行凈化的裝置，特別是涉及設(shè)置在外筒體的內(nèi)部并牢固地以緊貼狀態(tài)安裝在外筒體中的芯件、其制造方法及其插裝固定方法。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，在使石油于壓力缸內(nèi)爆發(fā)燃燒而獲得機(jī)械動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)中，在排出氣體中含有CO(一氧化碳)、HC(碳化氫)、NOx(氮氧化物)等有害物質(zhì)，所以在消音器或排氣管等排出氣體的排放路徑中，裝入有降低這種有害物質(zhì)的催化劑裝置(凈化裝置)。
作為這種催化劑裝置，有例如如圖14(a)所示那樣將截面形成為蜂窩狀的芯件3’嵌入到外筒體2’中的整體型裝置，這種裝置是使排出氣體在沿芯件3’流動(dòng)期間與預(yù)先附著形成在流路壁面上的鉑或銠等催化劑金屬接觸，而對(duì)排出氣體進(jìn)行凈化。之所以將芯件3’形成為蜂窩狀，是為了增大與排除氣體接觸的面積(表面積)，提高凈化性能。
但是，在制造蜂窩狀的芯件3’時(shí)，存在下述問(wèn)題。即，在制造上述圖14(a)那樣的芯件3’時(shí)，是將例如平板與波紋板的金屬板材重合后，將其卷成螺旋狀直至達(dá)到適當(dāng)大小，而得到希望的芯件3’，但是利用這樣的方法，即使僅制造芯件3’，也需要多個(gè)構(gòu)成部件，而且由于部件多，還有工序數(shù)增加的傾向，這會(huì)導(dǎo)致排氣催化劑裝置1’的成本增加或重量增加。
鑒于這樣的問(wèn)題，作為一例，本申請(qǐng)人開(kāi)發(fā)出了下述方法如圖14(b)所示那樣，對(duì)管狀部件進(jìn)行壓力加工而形成具有多個(gè)褶皺的喇叭管F，用該喇叭管F制造表面積大的芯件3’，并且就該方法提出了專利申請(qǐng)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。在該專利文獻(xiàn)1中，主要將管狀部件作為芯件3’的原始坯材，所以能夠比較容易地制造芯件3’，而且即使在使用多個(gè)喇叭管F形成芯件3’的情況下，也可以將同一直徑的管狀部件作為原始坯材，所以能夠取得成本降低等效果。
但是，在汽車零件的領(lǐng)域中，始終都要求在成本和輕量化等方面有所提高，對(duì)于催化劑裝置來(lái)說(shuō)，當(dāng)然要求有較高的凈化性能，除此之外，旨在進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化和低成本化等的技術(shù)也在銳意研究之中。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-113711號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是作為這種研究開(kāi)發(fā)的一環(huán)而作出的，嘗試開(kāi)發(fā)一種新的排氣催化劑裝置的芯件、其制造方法及其插裝固定方法，通過(guò)對(duì)例如收納在外筒體中的芯件進(jìn)行改良并將其用于安裝，或者改進(jìn)對(duì)外筒體實(shí)施的縮徑加工(鑿密加工)而能夠牢固地安裝芯件，并且能夠盡可能地減少或者省略以往多在芯件安裝之后進(jìn)行的焊接或熔接等接合。
即，技術(shù)方案1所述的排氣催化劑裝置的芯件，設(shè)置在被送入排出氣體的外筒體的內(nèi)部，利用附著形成于表面的催化劑來(lái)凈化排出氣體，其特征在于，前述芯件由單一部件構(gòu)成，其截面形狀形成為以下形狀在向內(nèi)周方向產(chǎn)生了變形時(shí)利用彈簧作用而使該變形向外周方向復(fù)原，利用芯件的截面形狀實(shí)現(xiàn)與外筒體的彈性安裝。
技術(shù)方案2所述的排氣催化劑裝置的芯件，除了前述技術(shù)方案1所述的要件外，其特征在于，前述芯件以一張母板材料為原始坯材，通過(guò)對(duì)該母板材料進(jìn)行適當(dāng)彎曲而形成為具有彈簧作用的截面形狀。
技術(shù)方案3所述的排氣催化劑裝置的芯件，除了前述技術(shù)方案2所述的要件外，其特征在于，前述芯件具備對(duì)置地形成在母板材料兩端的彈簧狀開(kāi)閉部、和能夠使該彈簧狀開(kāi)閉部彈性地開(kāi)閉的彈簧特性賦予部，在進(jìn)行與外筒體的彈性安裝時(shí)，通過(guò)使彈簧狀開(kāi)閉部抵接于外筒體的內(nèi)表面而進(jìn)行安裝。
技術(shù)方案4所述的排氣催化劑裝置的芯件，除了前述技術(shù)方案2或3所述的要件外，其特征在于，前述母板材料的四角形成為圓弧形。
技術(shù)方案5所述的排氣催化劑裝置的芯件的制造方法的特征在于，在制造設(shè)置于被送入排出氣體的外筒體的內(nèi)部、并利用附著形成在表面上的催化劑來(lái)凈化排出氣體的排氣催化劑裝置的芯件時(shí)，前述芯件是通過(guò)對(duì)一張母板材料實(shí)施壓力加工而彎曲形成為適當(dāng)形狀的，芯件的最終截面形狀為能夠利用彈簧作用使芯件向內(nèi)側(cè)方向產(chǎn)生的變形向外側(cè)方向復(fù)原的形狀。
技術(shù)方案6所述的排氣催化劑裝置的芯件的制造方法，除了前述技術(shù)方案5所述的要件外，其特征在于，前述芯件以母板材料的兩端部形成為圓形、并且對(duì)該兩端部賦予彈簧特性的方式形成，由此能夠使母板材料的兩端部彈性地開(kāi)閉。
技術(shù)方案7所述的排氣催化劑裝置的芯件的制造方法，除了前述技術(shù)方案5或6所述的要件外，其特征在于，前述母板材料的四角形成為圓弧形。
技術(shù)方案8所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法的特征在于，在將芯件內(nèi)插到外筒體中而制造利用預(yù)先附著形成在流路壁面上的催化劑凈化排出氣體的裝置時(shí)，利用下述兩種安裝方法中的至少某一種來(lái)對(duì)插入在外筒體中的芯件進(jìn)行固定將芯件形成為在向內(nèi)周方向產(chǎn)生了變形時(shí)利用彈簧作用而使該變形向外周方向彈性地復(fù)原，利用芯件本身的彈簧彈性而安裝在外筒體中的方法；或者，相對(duì)于內(nèi)插有芯件的外筒體，在適當(dāng)?shù)牟课粚?shí)施縮徑加工，從而將芯件安裝在外筒體中的方法。
技術(shù)方案9所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，除了前述技術(shù)方案8所述的要件外，其特征在于，在前述外筒體上，還在與芯件接觸的部位實(shí)施點(diǎn)焊，進(jìn)一步強(qiáng)化芯件相對(duì)于外筒體的固定。
技術(shù)方案10所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，除了前述技術(shù)方案8或9所述的要件外，其特征在于，在對(duì)前述外筒體實(shí)施縮徑加工的情況下，至少將外筒體的一側(cè)開(kāi)口端向內(nèi)側(cè)方向收窄。
技術(shù)方案11所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，除了前述技術(shù)方案8或9所述的要件外，其特征在于，在對(duì)前述外筒體實(shí)施縮徑加工的情況下，將筒部向內(nèi)側(cè)方向收窄。
技術(shù)方案12所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，除了前述技術(shù)方案11所述的要件外，其特征在于，在對(duì)前述外筒體的筒部實(shí)施縮徑加工的情況下，在內(nèi)部存在有芯件的部分收窄，使芯件也與外筒體一起向內(nèi)側(cè)凹入。
以這各個(gè)技術(shù)方案所述的發(fā)明的構(gòu)成為手段來(lái)解決上述課題。即，根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)明，芯件由單一部件形成，并且，利用部件本身的截面形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)與外筒體的彈性安裝，所以能夠盡量減少甚至省略其后的焊接或熔接等接合，從而能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的低成本化和輕量化。
根據(jù)技術(shù)方案2或5所述的發(fā)明，以極為普通的母板材料作為芯件的原始坯材，所以在材料費(fèi)、加工費(fèi)等方面能實(shí)現(xiàn)大幅的成本降低。而且，由于將母板材料作為原始坯材，所以能夠按照所要求的排氣催化劑裝置的使用條件(接觸面積(凈化性能)、輕量化等)而實(shí)現(xiàn)各種截面形狀，能進(jìn)行自由度較高的設(shè)計(jì)。而且，作為裝置也能夠提供豐富的變形。
進(jìn)而，根據(jù)技術(shù)方案3或6所述的發(fā)明，芯件通過(guò)使兩側(cè)的彈簧狀開(kāi)閉部彈性地抵接于外筒體而實(shí)現(xiàn)基本安裝，所以能夠使安裝的卡止?fàn)顟B(tài)更加可靠。
根據(jù)技術(shù)方案4或7所述的發(fā)明，在實(shí)際使排出氣體流過(guò)排氣催化劑裝置時(shí)，能夠有效地防止熱應(yīng)力在角部處的集中。
根據(jù)技術(shù)方案8所述的發(fā)明，通過(guò)采用利用芯件本身的彈簧彈性而進(jìn)行安裝的方法、和通過(guò)對(duì)內(nèi)插有芯件的外筒體實(shí)施縮徑加工而進(jìn)行安裝的方法中的兩種或某一種方法，將芯件安裝到外筒體中，所以，能夠盡可能地刪除或省略通常為了固定這兩個(gè)部件而進(jìn)行的焊接或熔接等接合，從而實(shí)現(xiàn)制造工序的簡(jiǎn)略化和排氣催化劑裝置成本的降低。當(dāng)然，在并用利用芯件的彈簧彈性卡止而進(jìn)行安裝的方法、和通過(guò)對(duì)外筒體實(shí)施縮徑加工而進(jìn)行安裝的方法時(shí)，可以將芯件牢固地固定在外筒體中，省略焊接等就更加現(xiàn)實(shí)了。
根據(jù)技術(shù)方案9所述的發(fā)明，首先，以利用芯件本身的彈簧彈性進(jìn)行的卡止以及/或者利用縮徑加工進(jìn)行的緊固為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上實(shí)施點(diǎn)焊，所以能夠更加可靠地進(jìn)行芯件與外筒體的固定。而且，在進(jìn)行焊接時(shí)，由于芯件已經(jīng)卡止在了外筒體上，即能在所謂暫時(shí)固定狀態(tài)下進(jìn)行，所以能順利且可靠地進(jìn)行熔接作業(yè)。
根據(jù)技術(shù)方案10或11所述的發(fā)明，在進(jìn)行鑿密加工的情況下，是在外筒體的端部或筒部等適當(dāng)?shù)奈恢脤?shí)施的，所以能夠根據(jù)各種不同的排氣催化劑裝置構(gòu)造，諸如外筒體或芯件的形狀(錐形)或者設(shè)置有多個(gè)芯件的情況等，來(lái)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)蔫徝芗庸ぁ?br> 另外，根據(jù)技術(shù)方案12所述的發(fā)明，對(duì)外筒體的筒部實(shí)施的鑿密加工使芯件也向內(nèi)側(cè)凹入，所以能夠進(jìn)一步強(qiáng)化外筒體與芯件的固定。


圖1是對(duì)裝入具有彈簧特性的芯件而成的排氣催化劑裝置、應(yīng)用了該排氣催化劑裝置的排氣消音組件一并進(jìn)行表示的說(shuō)明圖。
圖2(a)～圖2(f)是分階段表示具有彈簧特性的芯件的制造過(guò)程的立體圖。
圖3(a)～圖3(f)是上述過(guò)程的剖視圖。
圖4是表示形成有孔的芯件的立體圖。
圖5(a)～圖5(d)是表示具有彈簧特性的芯件所能夠采用的各種截面形狀的說(shuō)明圖。
圖6(a)和圖6(b)是表示具有彈簧特性的芯件所能夠采用的另一實(shí)施例的剖視圖。
圖7(a)和圖7(b)是表示用管狀部件形成的、具有彈簧特性的芯件的樣子的剖視圖。
圖8是對(duì)鑿密外筒體而將內(nèi)插的芯件緊固了的排氣催化劑裝置、和應(yīng)用了該排氣催化劑裝置的排氣消音組件一并進(jìn)行表示的說(shuō)明圖。
圖9是對(duì)將外筒體密接在內(nèi)側(cè)的排氣催化劑裝置以局部切開(kāi)的方式進(jìn)行表示的說(shuō)明圖。
圖10(a)～圖10(d)是表示對(duì)外筒體實(shí)施的各種鑿密方法的剖視圖。
圖11(a)～圖11(c)是進(jìn)一步表示對(duì)外筒體實(shí)施的各種鑿密方法的立體圖。
圖12是表示將多個(gè)芯件內(nèi)插在外筒體中的情況下的鑿密方法的剖視圖。
圖13(a)～圖13(e)是表示在實(shí)施例2中芯件所能夠采用的各種截面形狀的說(shuō)明圖。
圖14(a)和圖14(b)是表示以往的排氣催化劑裝置的兩種剖視圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1排氣催化劑裝置2外筒體3芯件
10彈簧狀開(kāi)閉部11彈簧特性賦予部12接觸面獲得部13孔A 排氣消音組件B 母板材料F 喇叭管G 排出氣體J 連接部W 翼部具體實(shí)施方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式如下面的實(shí)施例所述。在進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，首先對(duì)排氣催化劑裝置1的概略進(jìn)行說(shuō)明，之后再對(duì)作為該催化劑裝置的構(gòu)成部件的芯件3及其安裝方法進(jìn)行說(shuō)明。另外，關(guān)于在芯件3的安裝中以內(nèi)插在后述的外筒體2中的狀態(tài)進(jìn)行固定這一點(diǎn)，特別是在發(fā)明名稱和技術(shù)方案等中，將該安裝稱作“插裝固定”。
排氣催化劑裝置1是對(duì)燃燒后從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排出氣體G在排放到大氣中之前的階段中進(jìn)行凈化的裝置，因此，在排氣催化劑裝置1的流路壁面上，預(yù)先附著形成有使有害物質(zhì)減少的催化劑(催化物質(zhì))，排出氣體G在通過(guò)排氣催化劑裝置1內(nèi)部期間，與該催化物質(zhì)接觸而被凈化。
這種排氣催化劑裝置1，作為一個(gè)例子，如圖1所示，具備在前后開(kāi)口的外筒體2、和設(shè)置在該外筒體2內(nèi)部的芯件3。這里，芯件3形成為能夠適當(dāng)確保與排出氣體G接觸的面積，上述催化物質(zhì)附著形成在該芯件3的內(nèi)外表面和前述外筒體2的內(nèi)側(cè)。
另外，在本發(fā)明中以下述兩種方法為基礎(chǔ)，即、對(duì)芯件3本身賦予彈簧特性而利用該彈簧彈性安裝在外筒體2中的方法；或者，對(duì)內(nèi)插有芯件3的外筒體2進(jìn)行鑿密而將其向內(nèi)側(cè)收窄、來(lái)將芯件3安裝到外筒體2中的方法。另外，技術(shù)方案中所述的縮徑加工就是指這樣的鑿密加工。這樣，在本發(fā)明中，將芯件3安裝到外筒體2中時(shí)，采用利用芯件3的彈簧彈性進(jìn)行的安裝、或者利用對(duì)外筒體2實(shí)施的鑿密加工而進(jìn)行的安裝中的至少某一種方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)芯件3的插裝固定。
在此，如果要將利用芯件3的彈簧彈性進(jìn)行的安裝、和利用對(duì)外筒體2實(shí)施的鑿密加工而進(jìn)行的安裝特別區(qū)分開(kāi)，則將利用彈簧彈性進(jìn)行的安裝稱作“卡止”，將利用鑿密加工進(jìn)行的安裝稱作“緊固”，在不特別區(qū)分這兩種安裝而是加以總稱的情況下，稱作“固定(插裝固定)”或“安裝”。
下面，以基于利用芯件3的彈簧彈性進(jìn)行的卡止的安裝方法作為實(shí)施例1，以基于利用鑿密加工進(jìn)行的緊固的安裝方法作為實(shí)施例2，來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1實(shí)施例1是如上述那樣利用芯件3的彈簧彈性來(lái)實(shí)現(xiàn)芯件3的插裝固定的例子，芯件3，作為一個(gè)例子，如在圖1中一并表示的那樣，形成為在向內(nèi)側(cè)產(chǎn)生了變形的時(shí)候使該變形向外側(cè)復(fù)原的截面。換言之，是具有使向內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的按壓變形向外側(cè)復(fù)原的彈簧作用的截面形狀，因此，芯件3利用部件本身的截面形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)向外筒體2的彈性安裝，以內(nèi)插在外筒體2中的狀態(tài)被固定(插裝固定)。
而且，在本實(shí)施例中，是對(duì)一張金屬板材(將其稱作母板材料B)進(jìn)行適當(dāng)彎折而形成具有這樣的彈簧作用的芯件3。具體地說(shuō)，將母板材料B的兩端部圓整成圓形，使得該兩端部能夠彈性地開(kāi)閉(擴(kuò)開(kāi))，利用該兩端部的彈簧狀擴(kuò)開(kāi)而使芯件3卡止在外筒體2上。這里，將完成狀態(tài)下的芯件3的擴(kuò)開(kāi)/縮閉自如的兩端部稱作彈簧狀開(kāi)閉部10。
另一方面，連結(jié)該彈簧狀開(kāi)閉部10的芯件3的中央部分對(duì)兩端部賦予彈簧作用，所以稱作彈簧特性賦予部11，在本實(shí)施例中，形成為大致心形。即，在本實(shí)施例中，將心形的銳角尖端部設(shè)為非接觸的形式，從該處對(duì)置地設(shè)置彈簧狀開(kāi)閉部10。另外，在大致心形部分的中央部，形成有向心形截面的內(nèi)側(cè)較大地陷入的凹部，這是主要用于確保與排出氣體G的接觸面積的部位，將該部位稱作接觸面獲得部12。
這樣，在本實(shí)施例中，芯件3的截面為用大致心形將圓形的兩端連接起來(lái)的形狀，該形狀本身與以往通過(guò)同一圖案的反復(fù)而確保表面積這一基本已經(jīng)成為技術(shù)常識(shí)的截面結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D14)相比較，可以說(shuō)是極為新穎而且獨(dú)創(chuàng)的截面形狀。
而且，芯件3的彈簧狀開(kāi)閉部10形成為，在無(wú)負(fù)荷狀態(tài)下稍微分離，在將芯件3嵌入到外筒體2中時(shí)，使該彈簧狀開(kāi)閉部10接近，收窄芯件3的大小(外形)而插入到外筒體2中。之后，解除彈簧狀開(kāi)閉部10彼此的接近，彈簧狀開(kāi)閉部10在彈簧彈性的作用下向外側(cè)擴(kuò)開(kāi)，與外筒體2牢固地抵接，所以能夠?qū)崿F(xiàn)與外筒體2的卡止。
如上所述，芯件3借助根據(jù)自身的截面形狀產(chǎn)生的彈簧彈性而固定(卡止)在外筒體2上，但是排氣催化劑裝置1在使用時(shí)會(huì)暴露于高溫的排出氣體G，而且會(huì)反復(fù)承受熱負(fù)荷。考慮到這樣惡劣的使用環(huán)境，優(yōu)選預(yù)先進(jìn)一步強(qiáng)化芯件3和外筒體2的固定，例如如與圖1一并表示的那樣，除了芯件3的彈性卡止之外，還在適當(dāng)?shù)奈恢脤?shí)施點(diǎn)焊。這里是對(duì)左右兩側(cè)中的一側(cè)彈簧狀開(kāi)閉部10在兩處(兩側(cè)共計(jì)4處)實(shí)施點(diǎn)焊，確認(rèn)了通過(guò)這樣的點(diǎn)焊，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)足夠耐受上述惡劣的使用環(huán)境。這是因?yàn)椋炯?的截面形狀本身就能發(fā)揮類似于防脫的強(qiáng)卡止力，而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)狀狀態(tài)即狹小范圍內(nèi)的接合的點(diǎn)焊也是可靠的固定強(qiáng)化手段。
另外，芯件3由于截面的彈簧彈性而有向外側(cè)擴(kuò)開(kāi)的傾向，所以容易接觸外筒體2，這有助于可靠且容易地進(jìn)行點(diǎn)焊。
而且，這里之所以在彈簧狀開(kāi)閉部10上實(shí)施點(diǎn)焊，是因?yàn)樵摬糠中纬蔀楸容^大的圓形，相應(yīng)地能夠確保與外筒體2接觸的部位較寬。因此，實(shí)施點(diǎn)焊的部位并不限于彈簧狀開(kāi)閉部10，可以對(duì)應(yīng)于芯件3的截面形狀等而在適當(dāng)?shù)牟课粚?shí)施。
下面，對(duì)具有這樣的彈簧特性的芯件3的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
(1)母板材料的供給(參照?qǐng)D2(a)、圖3(a))這一工序是將從大致一定厚度的金屬坯材沖裁成適當(dāng)大小(大致一張芯件的大小)的母板材料B依次移送到彎曲加工機(jī)的工序。此時(shí)，所輸送的母板材料B，作為一個(gè)例子，優(yōu)選地如圖2(a)所示，相鄰的母板材料彼此在一處左右連接，這是為了能夠?qū)⒛赴宀牧螧一張張地可靠移送到彎曲工序。另外，在上述圖2(a)中，示出了將母板材料B的中央部彼此連接的形式，將該處稱作連接部J。
(2)彎曲工序(第一階段)(參照?qǐng)D2(b)、圖3(b))這一工序是彎曲工序的第一階段，是在母板材料B的大致中央部形成接觸面獲得部12、并且將該部位到后面作成圓形的兩端部之間部分形成為傾斜狀的工序。另外，該傾斜部相對(duì)于接觸面獲得部12形成為翼狀，所以將該處成為翼部W。另外，母板材料B隨著接觸面獲得部12等的形成，連接部J被完全切離。進(jìn)而，優(yōu)選地，除這樣的彎曲加工之外，還將母板材料B的四角加工成圓弧形或進(jìn)行倒角加工，這是為了防止在實(shí)際使用排氣催化劑裝置1(芯件3)的時(shí)候在該部位產(chǎn)生熱應(yīng)力的集中。
(3)彎曲工序(第二階段)(參照?qǐng)D2(c)、圖3(c))這一工序是彎曲工序的第二階段，是將母板材料B的兩末端部折曲成相對(duì)于翼部W立起的狀態(tài)的工序。這是為了便于將翼部W(兩端部)形成為圓形而進(jìn)行的工序。
(4)彎曲工序(第三階段)(參照?qǐng)D2(d)、圖3(d))這一工序是彎曲工序的第三階段，是將翼部W相對(duì)于接觸面獲得部12折曲而將其形成為立起狀態(tài)的工序。
(5)彎曲工序(第四階段)(參照?qǐng)D2(e)、圖3(e))這一工序是彎曲工序的第四階段，是將相對(duì)于接觸面獲得部12折曲形成的翼部W整體上圓整成圓形的工序。彈簧狀開(kāi)閉部10的形狀(圓形)實(shí)質(zhì)上在這一階段形成。
(6)彎曲工序(第五階段)(參照?qǐng)D2(f)、圖3(f))這一工序是彎曲工序的第五階段，這里將彈簧特性賦予部11形成為大致心形。此時(shí)，彈簧狀開(kāi)閉部10形成為稍微離開(kāi)，而能夠進(jìn)行彈性的開(kāi)閉(擴(kuò)開(kāi))。
然后，為了將這樣形成的芯件3嵌入到外筒體2中，如上所述，按壓對(duì)置的彈簧狀開(kāi)閉部10而使其相互接近，在將芯件3的外形縮小了的狀態(tài)下插入到外筒體2中。插入之后，解除彈簧狀開(kāi)閉部10彼此的接近時(shí)，彈簧狀開(kāi)閉部10在彈簧彈性的作用下向外側(cè)擴(kuò)開(kāi)，牢固地抵接在外筒體2上，所以能夠在兩部件之間實(shí)現(xiàn)彈性的安裝(卡止)。另外，優(yōu)選地，在將芯件3收納在外筒體2中的狀態(tài)下，使兩端的彈簧狀開(kāi)閉部10大致相互抵合，以便得到更加牢固的卡止力。即，優(yōu)選地，在將芯件3嵌入到外筒體3中時(shí)，芯件3的外形從外側(cè)以及內(nèi)側(cè)這兩側(cè)受到限制(參照?qǐng)D3(f)右側(cè)的插入狀態(tài)的圖)。
具有彈簧特性的芯件3是從母板材料B經(jīng)過(guò)以上工序而形成的，但是彎曲加工并不一定分上述五個(gè)階段進(jìn)行，根據(jù)母板材料B的大小和希望的形狀等，當(dāng)然也可以在中途經(jīng)過(guò)其他階段。
另外，在經(jīng)過(guò)這樣的工序形成的芯件3上，一般在嵌入到外筒體2之后附著催化物質(zhì)，但是也可以預(yù)先在芯件3的內(nèi)外表面上附著催化物質(zhì)，然后將芯件3嵌入到外筒體2中。
實(shí)施例1以上述方案為基本技術(shù)思想，但是也可以進(jìn)一步考慮下述改變。即，前面的圖1～圖3所示的方案表示了在一個(gè)外筒體2中收納一個(gè)芯件3的結(jié)構(gòu)，但是也可以在一個(gè)外筒體2中收納多個(gè)芯件3。例如，可以相對(duì)于比較長(zhǎng)的管狀外筒體2，沿長(zhǎng)度方向串聯(lián)狀地設(shè)置多個(gè)尺寸短的芯件3(參照?qǐng)D12)。
另外，例如也可以如圖4所示那樣在芯件3上開(kāi)設(shè)適當(dāng)大小的孔13。這主要是以輕量化為目的而采用的結(jié)構(gòu)，但也有能夠更多地獲得與排出氣體G接觸的面積的效果。
另外，通過(guò)開(kāi)設(shè)孔13，連接彈簧狀開(kāi)閉部10的彈簧特性賦予部11的剛性會(huì)稍微減弱，所以還可以將這樣的開(kāi)孔方案主動(dòng)地用于彈簧強(qiáng)度的調(diào)整。因此，孔13不一定要形成在整個(gè)芯件3上，也可以局部地設(shè)置在彈簧賦予部11等處。另外，為了得到這樣的芯件3，通常是在芯件3平坦的狀態(tài)下，即在母板材料B的階段開(kāi)設(shè)適當(dāng)?shù)目?3，然后將母板材料B適當(dāng)彎折，來(lái)得到希望的芯件3。
而且，作為芯件3的截面形狀，除了上述圖1～圖4所示的形狀以外，還可以采用各種其他形狀，例如，可以采用圖5(a)所示的大致C形、圖5(b)所示的大致S形等。另外，還可以采用圖5(c)所示的大致M形(W形)、圖5(d)所示的大致U形(V形)等，總之只要是具有彈簧特性的截面形狀，則可以采用各種形狀。而且，只要彈簧狀開(kāi)閉部10的末端不向外側(cè)突出太大，則也可以如上述圖5(c)、圖5(d)所示那樣，使其向外側(cè)和內(nèi)側(cè)中的任一側(cè)卷曲。
另外，上述圖1～圖5所示的芯件3，示出了主要將母板材料B的兩端部形成為能夠彈簧狀撓曲的例子，但是不一定需要將母板材料B的兩端部形成為能夠撓曲的形式，例如也可以如圖6(a)所示，主要僅將一端側(cè)形成為能夠撓曲的形式，在該一端側(cè)卡止在外筒體2上。
另外，芯件3的截面例如也可以如圖6(b)所示那樣形成為渦旋狀，利用因芯件3整體卷緊而產(chǎn)生的推斥力，來(lái)卡止在外筒體2上。
進(jìn)而，上述圖1～圖6所示的芯件3都是從一張母板材料B形成的，但是也可以例如如圖7所示那樣，將一個(gè)管狀部件作為原始坯材，對(duì)其適當(dāng)進(jìn)行壓力加工而作成具有彈簧特性的芯件3。在這種情況下，芯件3沒(méi)有端部，所以整體的剛性較強(qiáng)，使部件本身?yè)锨璧牧^大，考慮到這一點(diǎn)，在賦予彈簧特性的彎曲部(彈簧特性賦予部11)等處開(kāi)設(shè)孔13，而能夠適當(dāng)調(diào)節(jié)撓曲所需的力和撓曲量。
實(shí)施例2實(shí)施例2是基于對(duì)外筒體2實(shí)施的縮徑加工(鑿密加工)來(lái)實(shí)現(xiàn)芯件3的插裝固定的例子。對(duì)于鑿密加工，作為一個(gè)例子，如圖8所示如下進(jìn)行將外筒體2的開(kāi)口兩端部和筒部(這里是指大致中央部)在全周范圍內(nèi)收窄。
此時(shí)，使外筒體2的開(kāi)口兩端部向內(nèi)側(cè)縮徑的鑿密加工，僅對(duì)不存在芯件3的外筒體2部分實(shí)施，利用該開(kāi)口兩端部的變形來(lái)從左右兩側(cè)限制芯件3的位置(移動(dòng))，而將芯件3緊固在外筒體2中。另一方面，使外筒體2的筒部向內(nèi)側(cè)縮徑的鑿密加工，是將內(nèi)部存在芯件3的部分、即外筒體2與芯件3一起向內(nèi)側(cè)壓入而進(jìn)行的，由此來(lái)使兩部件的緊固更加可靠。
如上所述，在實(shí)施例2中，主要是通過(guò)對(duì)外筒體2實(shí)施的鑿密加工來(lái)實(shí)現(xiàn)芯件3的安裝的，但是排氣催化劑裝置1在使用時(shí)會(huì)暴露于高溫排出氣體G，并且會(huì)反復(fù)承受熱負(fù)荷。因此，如果考慮到這樣惡劣的使用環(huán)境，則優(yōu)選地預(yù)先進(jìn)一步強(qiáng)化芯件3和外筒體2的固定，例如可以如圖8中一并表示的那樣，采用并用實(shí)施例2和實(shí)施例1的安裝方法。即，該方法是以對(duì)外筒體2實(shí)施的鑿密加工為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上附加芯件3的彈簧彈性卡止，由此來(lái)強(qiáng)化芯件3和外筒體2的安裝的插裝固定方法。
另外，為了進(jìn)一步強(qiáng)化芯件3的插裝固定，例如也可以如圖9所示那樣，除了并用實(shí)施例1和實(shí)施例2之外，還進(jìn)行點(diǎn)焊。即，該方法是并用通過(guò)對(duì)外筒體2實(shí)施的鑿密加工而進(jìn)行的安裝、和利用芯件3自身的彈性卡止而進(jìn)行的安裝，還進(jìn)一步附加點(diǎn)焊的方法，點(diǎn)焊可以采用與上述圖1相同的方法。在這種情況下也確認(rèn)了，通過(guò)在共計(jì)四處進(jìn)行點(diǎn)焊，在實(shí)際應(yīng)用中便能夠耐受上述惡劣的使用環(huán)境，這也表明，對(duì)外筒體2實(shí)施的鑿密加工起到了較高的緊固力。
實(shí)施例2以上述方案為基本技術(shù)思想，但也可以考慮下述改變。即，前面的圖8、圖9所示的方案，考慮到排氣催化劑裝置1暴露在高溫的排出氣體氣氛下等因素，而在不存在芯件3的外筒體2兩端部、和存在芯件3的外筒體2的筒部(大致中央部)實(shí)施鑿密加工，以更加可靠地進(jìn)行芯件3的緊固。但是，對(duì)外筒體2的鑿密并不限于此，只要能夠得到足夠耐受實(shí)際使用的固定力，則可以考慮各種變形。
首先，圖10(a)所示的鑿密方法，是僅將外筒體2的開(kāi)口兩端部收窄而從兩側(cè)對(duì)芯件3進(jìn)行定位，來(lái)將芯件3緊固于外筒體2的方法。圖10(b)所示的方法表示的是僅將外筒體2的一端側(cè)收窄的鑿密方法，這特別是在外筒體2和芯件3為錐管的情況下是優(yōu)選的鑿密方法。即，這種情況下，芯件3在小徑端側(cè)的定位由部件本身的形狀(錐形)實(shí)現(xiàn)，僅將大徑端側(cè)收窄便能夠從兩側(cè)限制芯件3的位置。進(jìn)而，圖10(c)所示的是僅將外筒體2的筒部(大致中央部)與芯件3一起收窄的鑿密方法。圖10(d)所示的是將外筒體2的一端側(cè)和外筒體2的筒部局部收窄的鑿密方法。這樣，外筒體2的開(kāi)口端部和筒部的收窄并不一定要在全周范圍內(nèi)實(shí)施，也可以部分地實(shí)施。
另外，圖11(a)所示的鑿密方法是在外筒體2的筒部上交錯(cuò)狀地實(shí)施鑿密加工的實(shí)施例，在此，是上下、左右、上下...交替地對(duì)外筒體2進(jìn)行鑿密。圖11(b)所示的鑿密方法是對(duì)外筒體2的筒部實(shí)施了螺旋線狀的鑿密加工的例子。這種情況下，通過(guò)外筒體2內(nèi)的排出氣體G多少會(huì)沿著螺旋線狀的鑿密(變形部分)形成旋轉(zhuǎn)流，從而更容易與催化物質(zhì)接觸，能夠?qū)崿F(xiàn)凈化效率的提高。另外，這里的螺旋線，示出了導(dǎo)程角較大的螺旋線，但是螺旋線的導(dǎo)程角、條數(shù)、螺距等可以采用各種設(shè)定。圖11(c)所示的鑿密方法，是大致沿外筒體2的長(zhǎng)度方向直線地實(shí)施鑿密加工的例子。這種情況下，例如如該剖視圖所示，將由于鑿密而變形的部分壓入到芯件3的凹部(大致心形的凹部)中，同時(shí)使該部分?jǐn)U開(kāi)，從而能夠從內(nèi)側(cè)將彈簧特性賦予部11等強(qiáng)力按壓到外筒體2上，能夠?qū)崿F(xiàn)由此帶來(lái)的安裝力強(qiáng)化。
在上述圖8～圖11所示的實(shí)施例中，主要對(duì)在一個(gè)外筒體2中收納一個(gè)芯件3的方案進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以在一個(gè)外筒體2中收納多個(gè)芯件3。例如，在圖12中，相對(duì)于一個(gè)外筒體2，沿長(zhǎng)度方向串聯(lián)狀地設(shè)置有兩個(gè)尺寸短的芯件3。這種情況下，對(duì)外筒體2的筒部實(shí)施的鑿密加工，以不會(huì)使芯件3變形的方式進(jìn)行。即，與開(kāi)口兩端部的鑿密同樣地，在不存在芯件3的部分實(shí)施，僅使外筒體2向內(nèi)側(cè)變形，從而從兩側(cè)對(duì)芯件3的位置進(jìn)行限制，來(lái)實(shí)現(xiàn)芯件3的固定。當(dāng)然，對(duì)筒部實(shí)施的鑿密加工，也可以在內(nèi)部存在有芯件3的部分進(jìn)行，即、以將芯件3向內(nèi)側(cè)壓入的方式進(jìn)行。
另外，在將多個(gè)芯件3嵌入在外筒體2中的情況下，為了提高排出氣體G與催化劑(催化物質(zhì))接觸的效率，可以通過(guò)使截面上的相位適當(dāng)不同而進(jìn)行配置。在上述圖12中，在左右的芯件3中，使截面上的相位錯(cuò)開(kāi)180度地收納。當(dāng)然，在內(nèi)部存在有多個(gè)芯件3的情況下，也可以內(nèi)插截面形狀完全不同的芯件3。
在上述圖8～圖12所示的實(shí)施例中，芯件3的截面形成為具有彈簧特性，相對(duì)于內(nèi)側(cè)方向的外力會(huì)向外側(cè)復(fù)原，但是在通過(guò)鑿密加工或者在鑿密加工的基礎(chǔ)上適當(dāng)附加的點(diǎn)焊等能夠得到足夠的固定力的情況下，不一定要將芯件3形成為具有彈簧特性的截面，例如也可以如圖13所示那樣，形成為幾乎沒(méi)有彈簧特性的截面形狀。圖13(a)～圖13(c)表示的是主要以管狀部件作為原始坯材，將幾個(gè)對(duì)該管狀部件進(jìn)行壓力成形得到的部件組合起來(lái)而形成的芯件3，圖13(d)表示的是主要以板狀母板材料B為原始坯材，將幾個(gè)對(duì)該板狀母板材料B進(jìn)行適當(dāng)彎折而得到的部件組合起來(lái)形成的芯件3。進(jìn)而，圖13(e)表示的是將對(duì)管狀部件進(jìn)行壓力成形而得到的部件、和對(duì)母板材料B進(jìn)行彎折而得到的部件組合起來(lái)形成的芯件3。
進(jìn)而，排氣催化劑裝置1多如上述圖1、圖8所示那樣裝入排氣消音組件A(所謂消音器)中，但是在設(shè)置(搭載)到車輛等上時(shí)，不限于裝入到排氣消音組件A中，例如，也可以裝入到發(fā)動(dòng)機(jī)至排氣消音組件A之間的排氣管中。而且，相應(yīng)地，外筒體2也不一定要與排氣消音組件A形成為分別的部件，例如，也可以將排氣管的一部分用作外筒體2，僅將芯件3裝入到其內(nèi)部，另外，也可以是僅將芯件3嵌入到消音器(排氣消音組件A)內(nèi)的一個(gè)室中的形態(tài)。當(dāng)然，這對(duì)于實(shí)施例1和實(shí)施例2是通用的。
另外，在本發(fā)明中，是利用芯件3的截面形狀或?qū)ν馔搀w2實(shí)施的鑿密加工，來(lái)將芯件3插裝固定在外筒體2中，該安裝力越強(qiáng)，越能夠盡量減少甚至省略其后對(duì)兩部件實(shí)施的焊接或熔接等接合(用于強(qiáng)化固定)，從而能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低成本化。另外，在為了強(qiáng)化固定而進(jìn)行焊接等的情況下，利用芯件3的彈簧彈性而實(shí)現(xiàn)的向外筒體2的卡止、或利用對(duì)外筒體2實(shí)施的鑿密而實(shí)現(xiàn)的緊固，也可以說(shuō)起到了焊接之前的暫時(shí)固定或者定位的作用，因此能夠容易且可靠地進(jìn)行焊接作業(yè)。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明適用于下述情況一方面希望在排氣催化劑裝置1中盡量減少甚至省略焊接或熔接等接合，另一方面又要強(qiáng)化外筒體2與芯件3的固定。
權(quán)利要求
1.一種排氣催化劑裝置的芯件，設(shè)置在被送入排出氣體的外筒體的內(nèi)部，利用附著形成于表面的催化劑來(lái)凈化排出氣體，其特征在于，前述芯件由單一部件構(gòu)成，其截面形狀形成為以下形狀在向內(nèi)周方向產(chǎn)生了變形時(shí)利用彈簧作用而使該變形向外周方向復(fù)原，利用芯件的截面形狀而實(shí)現(xiàn)與外筒體的彈性安裝。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣催化劑裝置的芯件，其特征在于，前述芯件以一張母板材料為原始坯材，通過(guò)對(duì)該母板材料進(jìn)行適當(dāng)彎曲而形成為具有彈簧作用的截面形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的排氣催化劑裝置的芯件，其特征在于，前述芯件具備對(duì)置地形成在母板材料兩端的彈簧狀開(kāi)閉部、和能夠使該彈簧狀開(kāi)閉部彈性地開(kāi)閉的彈簧特性賦予部，在進(jìn)行與外筒體的彈性安裝時(shí)，通過(guò)使彈簧狀開(kāi)閉部抵接于外筒體的內(nèi)表面而進(jìn)行安裝。
4.如權(quán)利要求2或3所述的排氣催化劑裝置的芯件，其特征在于，前述母板材料的四角形成為圓弧形。
5.一種排氣催化劑裝置的芯件的制造方法，其特征在于，在制造設(shè)置于被送入排出氣體的外筒體的內(nèi)部、并利用附著形成在表面上的催化劑來(lái)凈化排出氣體的排氣催化劑裝置的芯件時(shí)，前述芯件是通過(guò)對(duì)一張母板材料實(shí)施壓力加工而彎曲形成為適當(dāng)形狀的，芯件的最終截面形狀為能夠利用彈簧作用使芯件向內(nèi)側(cè)方向產(chǎn)生的變形向外側(cè)方向復(fù)原的形狀。
6.如權(quán)利要求5所述的排氣催化劑裝置的芯件的制造方法，其特征在于，前述芯件以母板材料的兩端部形成為圓形、并且對(duì)該兩端部賦予彈簧特性的方式形成，由此能夠使母板材料的兩端部彈性地開(kāi)閉。
7.如權(quán)利要求5或6所述的排氣催化劑裝置的芯件的制造方法，其特征在于，前述母板材料的四角形成為圓弧形。
8.一種排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，其特征在于，在將芯件內(nèi)插到外筒體中而制造利用預(yù)先附著形成在流路壁面上的催化劑凈化排出氣體的裝置時(shí)，利用下述兩種安裝方法中的至少某一種來(lái)對(duì)插入在外筒體中的芯件進(jìn)行固定將芯件形成為在向內(nèi)周方向產(chǎn)生了變形時(shí)利用彈簧作用而使該變形向外周方向彈性地復(fù)原，利用芯件本身的彈簧彈性而安裝在外筒體中的方法；或者，相對(duì)于內(nèi)插有芯件的外筒體，在適當(dāng)?shù)牟课粚?shí)施縮徑加工，從而將芯件安裝在外筒體中的方法。
9.如權(quán)利要求8所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，其特征在于，在前述外筒體上，還在與芯件接觸的部位實(shí)施點(diǎn)焊，進(jìn)一步強(qiáng)化芯件相對(duì)于外筒體的固定。
10.如權(quán)利要求8或9所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，其特征在于，在對(duì)前述外筒體實(shí)施縮徑加工的情況下，至少將外筒體的一側(cè)開(kāi)口端向內(nèi)側(cè)方向收窄。
11.如權(quán)利要求8或9所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，其特征在于，在對(duì)前述外筒體實(shí)施縮徑加工的情況下，將筒部向內(nèi)側(cè)方向收窄。
12.如權(quán)利要求11所述的排氣催化劑裝置中的芯件的插裝固定方法，其特征在于，在對(duì)前述外筒體的筒部實(shí)施縮徑加工的情況下，在內(nèi)部存在有芯件的部分收窄，使芯件也與外筒體一起向內(nèi)側(cè)凹入。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新的排氣催化劑裝置的芯件、其制造方法及其插裝固定方法，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在汽車相關(guān)部件中所始終追求的輕量化和低成本化等。本發(fā)明涉及設(shè)置在被送入排出氣體(G)的外筒體(2)的內(nèi)部、利用附著形成在表面上的催化劑來(lái)凈化排出氣體(G)的排氣催化劑裝置(1)的芯件(3)，其特征在于，在將該芯件安裝到外筒體(2)中時(shí)，利用下述兩種安裝方法中的至少某一種來(lái)固定芯件(3)將芯件(3)形成為在向內(nèi)周方向產(chǎn)生了變形時(shí)利用彈簧作用而使該變形向外周方向彈性地復(fù)原的形狀，利用芯件(3)本身的彈簧彈性而安裝在外筒體(2)中的方法；或者，相對(duì)于內(nèi)插有芯件(3)的外筒體(2)，在適當(dāng)?shù)牟课粚?shí)施縮徑加工，從而將芯件(3)安裝在外筒體(2)中的方法。
文檔編號(hào)B01D53/86GK1898020SQ20048003904
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者古橋義宏 申請(qǐng)人:櫻花工業(yè)株式會(huì)社